Question

辩析题：如图（a）所示，在电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中，有两个质量均为m的小球A、B（可视为质点），被固定在一根绝缘轻杆的两端，轻杆可绕与电场方向垂直的固定转动轴O无摩擦转动，小球A、B与轴O间的距离分别为L、2L，其中小球B上带有电量为q的正电荷，小球A不带电．将轻杆转动到水平方向后，无初速释放，若已知=，求轻杆转动到何位置时，小球A、B的速度达到最大．
同学是这样解的：由于轻杆水平时无法平衡，在小球A、B的带动下，开始顺时针转动，当A、B的速度达到最大时，小球B所受的电场力与重力的合力恰与杆平行，如图（b）所示，所以tanθ=______
你认为这位同学的解法是否正确，若正确，请完成计算；若不正确，请说明理由，并用你自己的方法算出正确结果．

Answer 1

【答案】分析：解题方法不正确，因为当小球A、B的速度达到最大时，整个系统处于力矩平衡状态．根据力矩平衡列式求解；
解答：解：不正确．
因为当小球A、B的速度达到最大时，整个系统处于力矩平衡状态．       
当系统处于力矩平衡时：M_GA+M_电=M_GB
设此时轻杆与竖直方向夹角为θ，mglsinθ+2Eqlcosθ=2mglsinθ
解得tanθ=
即θ=30°    
答：轻杆转动到与竖直方向成30°时，小球A、B的速率达到最大．
点评：解答本题要注意当小球A、B的速度达到最大时，整个系统处于力矩平衡状态，难度适中．